[发明专利]一种基于地貌参数的流域最优流速的测算方法

权利要求书

1.一种基于地貌参数的流域最优流速的测算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采用大地测量方法获得X个流域的地形高程数据，将地形高程数据转换为ENVI格式栅格数据，X为选取流域个数，X100；

步骤2、利用ENVI格式栅格数据进行地貌参数提取；

步骤3、收集步骤1中X个流域的历史洪水资料，每个流域收集T场次，T30，利用这些历史洪水资料反演率定出各流域的最优表征流速，记之为V₀；

步骤4、利用Spearman相关系数法及随机森林算法对步骤2中地貌参数进行筛选，同时综合流域尺度效应，得到最高级河长与流域面积为最显著地貌参数；

步骤5、探求X个流域的最优表征流速和最显著地貌参数间数值关系并建立回归模型，如下式：

式中，V_c为回归模型中流域最优流速，A为流域面积，L_Ω为最高级河长，通过式(1)，即基于地貌参数快捷准确获取流域最优流速。

2.根据权利要求1所述的一种基于地貌参数的流域最优流速的测算方法，其特征在于，步骤1中将地形高程数据转换为ENVI格式栅格数据，均在ArcGIS软件中操作处理，具体包括以下步骤：

1.1、导入地形高程数据；

1.2、输入流域控制站点坐标，确定位于主河道上的流域控制断面坐标和流域所在地理位置；

1.3、新建Shapefile面文件，根据流域位置以矩形方式截取流域范围；

1.4、按掩膜提取所截取流域范围上的地形高程数据；

1.5、将1.4中提取好的地形高程数据转化为以.dat为后缀名的ENVI格式栅格数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于地貌参数的流域最优流速的测算方法，其特征在于，步骤2在Rivertools软件中进行处理，对各流域的ENVI格式栅格数据进行地貌参数提取，具体包括以下步骤：

2.1、将ENVI格式栅格数据导入Rivertools软件；

2.2、设置河道生成的网格大小，利用D8法计算流向；

2.3、输入流域控制断面坐标；

2.4、根据流域控制断面，提取水系；

2.5、生成流域河网；

2.6、根据掩膜提取流域；

2.7、分析提取流域上的地貌参数，包括流域面积、河源数、最大河长、最高级河长、最高级河道海拔落差、最高级沿河坡度、最高级高宽比、高宽比、最高级曲折度、曲折度比、河网密度、霍顿分叉比、霍顿河长比、霍顿面积比、落差比、坡度比、主河长比、网络直径比、密度比、几何宽度函数最大值、拓扑宽度函数最大值共21项。

4.根据权利要求1所述的一种基于地貌参数的流域最优流速的测算方法，其特征在于，步骤2中地貌参数包括流域面积、河源数、最大河长、最高级河长、最高级河道海拔落差、最高级沿河坡度、流域起伏、高宽比、最高级曲折度、曲折度比、河网密度、霍顿分叉比、霍顿河长比、霍顿面积比、落差比、坡度比、主河长比、网络直径比、密度比、几何宽度函数最大值、拓扑宽度函数最大值共21项。

5.根据权利要求1所述的一种基于地貌参数的流域最优流速的测算方法，其特征在于，步骤3中X个流域的最优表征流速获取方法如下：以场次洪水的确定性系数最高为目标函数，利用地貌单位线表达式，即式(2)-(4)，反演出每个流域的最优表征流速V₀；

其中，t为时段，GIUH(t)为地貌单位线，e为自然底数，a、k为中间变量，Γ(a)为a的伽马函数，R_A、R_B、R_L为3项霍顿地貌参数，分别代表霍顿面积比、霍顿分叉比、霍顿河长比，L_Ω为最高级河长，V₀为流域最优表征流速。